JPH0435649Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、電歪素子に設けられた弁体で直接弁
座の開閉を行なう電子弁に関し、特に電歪素子を
両端支持構造で弁本体に支持した電子弁に関す
る。

従来から、空気圧回路に用いられている方向制
御弁では、電磁石により弁の切換えを行なう電磁
弁が多用されていた。この電磁弁を高速で作動さ
せようとすると、電磁石が大きくなつてしまい、
電磁石が電磁弁の小形化かつ高速作動の妨げとな
つていた。また、電磁弁では制御する側の電源等
の負担が多いので消費電力が大きいとともに、そ
れに伴う発熱により弁体、シール等を形成する弾
性材料を劣化させる原因となつていた。さらに、
電磁石を高速作動させると騒音を発生するという
問題もあつた。

実開昭57−93680号「ポペツト形流路開閉弁」
では、ノズルフラツパ機構の背圧を流路開閉用ポ
ペツト弁のパイロツト圧に使用する弁において、
フラツパ作動を電歪素子により行なう弁構造を開
示している。しかし、この構造ではブリード機構
を使用したパイロツト開閉弁であり空気使用量に
多大の無駄を生じていた。

本考案の目的は方向制御弁を電歪素子で作動さ
せることにより消費電力を少なくするとともに、
電歪素子の支持構造および電歪素子自体の構造に
改良を加え直接弁を開閉することにより小形でか
つ高速作動のできる電子弁を提供することにあ
る。

前記目的を達成するために本考案による電子弁
は、本体に第１，第２および第３のポートと前記
本体内の空気空間に第１および第２の弁座を有し
前記第１のポートが前記第１の弁座に前記第２の
ポートが前記空気空間に前記第３のポートが前記
第２の弁座にそれぞれ接続され、前記第１および
第２の弁座をバイモルフ構造の電歪素子を駆動し
て開閉して流体の方向を切換える電子弁であつ
て、前記第１および第２の弁座を前記空気空間に
対面して設け、前記バイモルフ構造の電歪素子の
中腹部両側に、前記第１および第２の弁座に対応
づけて前記電歪素子の材質とは異なる材質の第１
および第２の弁体を設け、前記電歪素子の前記第
１の弁体が前記第１の弁座を閉じ前記第２の弁体
が前記第２の弁座を開いている位置を保つように
前記素子の両端の両面にそれぞれ円柱状の部材を
介して挟み付けて支持するとともに前記電歪素子
に電圧を供給する手段を設け、前記電歪素子を通
電することにより前記第１の弁体が前記第１の弁
座を開くとともに前記第２の弁体が前記第２の弁
座を閉じるように構成されている。

前記構成によれば本考案の目的は完全に達成で
きる。

以下、図面等を参照して本考案をさらに詳しく
説明する。

第１図は本考案による電子弁の実施例を示す断
面図、第２図は本考案による電子弁に用いられて
いる電歪素子の実施例を示した斜視図である。

弁本体は、本体１と本体２とから構成されてお
り、本体１と本体２とはシール９，９により気密
に結合することにより、空気空間１００を形成し
ている。本体１にはインポートINが設けられて
おり、インポートINは流路１０１，１０２を介
して空気空間１００に流通している。流路１０２
の空気空間１００の出口には弁座１１が設けられ
ている。一方本体２にはアウトポートOUTおよ
び排気ポートEXHが設けられており、アウトポ
ートOUTは流路１０３，１０４を介して空気空
間１００に連通し、排気ポートEXHは流路１０
５，１０６を介して空気空間１００に連通してい
る。流路１０６の空気空間１００の出口には弁座
２１が設けられている。流路１０２，１０６の直
径は弁の容量、すなわち流路１０２，１０６を通
る空気の流量を決定する。この径を大きくするた
めには電歪素子３による圧接力を大きくしなけれ
ばならない。このため、後述するように電歪素子
３を２枚またはそれ以上重ね合わせて使用するよ
うにしている。

電歪素子３は、空気空間１００に設けられてお
り、本体１，２に配設されたクツシヨンゴム５１
および支持線５２により、両端支持構造で支持さ
れている。支持線５２は細長い円柱形の部材であ
つて、２つの円柱の母線で電歪素子３の端部を支
持している。このように、クツシヨンゴム５１，
支持線５２により支持するのは電歪素子３を撓み
やすくするためである。電歪素子３の中央部には
弁体４が設けられ、弁体４は弁座１１に対向して
設けられた弁体４１と、弁座２１と対向して設け
られた弁体４２とから構成されている。

第２図ａに示すように、電歪素子３は２枚の圧
電磁器３１，３２と異種材料からなる金属板３３
とを貼り合わせたバイモルフ構造を有する素子で
ある。圧電磁器３１，３２の表面には焼付により
銀電極が設けられている。圧電磁器３１，３２は
圧電係数の比較的大きなものが適しており、例え
ばチタン酸ジルコン酸鉛（PZT）系の磁器が用
いられる。金属板３３は電極として用いられてお
り、例えば黄銅が適している。第２図ｂは電歪素
子３を２枚重ね合わせた例が示されている。この
ようにすれば、電歪素子３の歪による力は２倍に
なる。３枚以上重ね合わせても同様のことが言え
る。また、電歪素子３の幅を広くすれば、それに
比例した圧接力を得ることができる。

電歪素子３はリード線６１，６２に接続されて
おり、圧電磁器３１，３２の表面側にはリード線
６１が、金属板３３側にはリード線６２がそれぞ
れ半田付けされている。リード線６１，６２間に
は抵抗体７が接続されている。そして、電歪素子
３の右端とリード線６１，６２、抵抗体７との接
続部は高分子材料８により、一体的にモールドさ
れている。電歪素子３の高速作動に対して接触不
良や断線などの事故を防止してバルブの信頼性を
向上させるためである。抵抗体７が挿入されてい
るのは、非導通にしたときに電歪素子３に蓄積さ
れた電荷を放電して、電歪素子３を復帰しやすく
するためである。したがつて、適宜、抵抗値を選
択することにより切換速度を変えることができ
る。実際には、電歪素子３をクツシヨンゴム５
１、支持線５２で支持したのち電歪素子３の固定
も兼ねて本体１と一体にモールドする。このため
電歪素子３の支持構造は右端で固定されるので、
単純支持梁にするため左端を回動自在かつ横方向
の拘束を解く構造にしている。

つぎに、本考案による電子弁の実施例の作動を
説明する。

リード線６に通電されていないときには、電歪
素子３は歪んでいないので、電歪素子３に設けら
れている弁体４１が弁座１１を閉じている。この
ため、インポートINから流路１０１，１０２を
介して供給される空気圧は遮断されている。

いま、リード線６に通電されたとすると、電歪
素子３は第１図下側に凸に歪むので、電歪素子３
に設けられている弁体４１は弁座１１を開き、弁
体４２が弁座２１を閉じる。このためインポート
INから流路１０１、１０２を介して供給されて
きた空気圧は、電気空間を１００を通り、さらに
流路１０４，１０３を介してアウトポートOUT
に流れる。

リード線６への通電が停止されると、電歪素子
３は自らの剛性により元の状態に復帰して、弁体
４１が弁座１１を閉じ、弁体４２が弁座２１を開
く。このため、アウトポートOUTからの空気圧
は流路１０３，１０４、空気空間１００、流路１
０６、１０５を介して排気ポートEXHから排気
される。

本実施例では方向制御弁を例に説明したが、排
気ポートEXHを封止して、電歪素子３に印加す
る電圧を制御することによりインポートINから
アウトポートOUTに流れる空気圧の流量を調整
する流量調整弁として使用することも可能であ
る。また、本実施例では常閉形の制御弁として説
明したが、第１図のインポートINと排気ポート
EXHを入れ替えて考えれば、常開形の制御弁と
して使用することができる。

以上詳しく説明したように本考案によれば、電
歪素子を用いているので、消費電力を少なくする
ことができるとともに、発熱が少なく弾性部材等
の劣化を防止できる。また、電歪素子は印加する
電圧により歪量を制御できるので、従来困難であ
つた流量の調整も可能となつた。さらに、電歪素
子を複数枚重ねて使用するとともに、両端支持構
造で支持しているので、直接弁体を作動する歪量
が確保できるようになつた。このため、動作の高
速化ができるとともに、構造が簡単になつたの
で、動作が確実となり、形状も小形化できる。具
体的には同程度の容量の電磁弁に比べて大きさが
１／２程度に縮小された。切換え速度は、抵抗体の
値により可変できるが、22KΩで500Hz程度に向
上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による電子弁の実施例を示す断
面図、第２図は本考案による電子弁に用いられて
いる電歪素子の実施例を示す斜視図である。 １，２……本体、１１，１２……弁座、３……
電歪素子、３１，３２……圧電磁器、３３……金
属板、４，４１，４２……弁体、５１……クツシ
ヨンゴム、５２……支持線、６，６１，６２……
リード線、７……抵抗体，８……高分子材料、９
……シール材。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 本体に第１、第２および第３のポートと前記
   本体内の空気空間に第１および第２の弁座を有
   し前記第１のポートが前記第１の弁座に前記第
   ２のポートが前記空気空間に前記第３のポート
   が前記第２の弁座にそれぞれ接続され、前記第
   １および第２の弁座をバイモルフ構造の電歪素
   子を駆動して開閉して流体の方向を切換える電
   子弁であつて、前記第１および第２の弁座を前
   記空気空間に対面して設け、前記バイモルフ構
   造の電歪素子の中腹部両側に、前記第１および
   第２の弁座に対応づけて前記電歪素子の材質と
   は異なる材質の第１および第２の弁体を設け、
   前記電歪素子の前記第１の弁体が前記第１の弁
   座を閉じ前記第２の弁体が前記第２の弁座を開
   いている位置を保つように前記素子の両端の両
   面にそれぞれ円柱状の部材を介して挟み付けて
   支持するとともに前記電歪素子に電圧を供給す
   る手段を設け、前記電歪素子を通電することに
   より前記第１の弁体が前記第１の弁座を開くと
   ともに前記第２の弁体が前記第２の弁座を閉じ
   るように構成した電子弁。 (2) 前記電圧を供給する手段は前記電歪素子に並
   列に抵抗を接続して電圧を供給するように構成
   した実用新案登録請求の範囲第１項記載の電子
   弁。